山西省夏季降水年际变化特征（共2篇）
山西省夏季降水年际变化特征 篇1
山西省夏季降水年际变化特征
采用旋转主成分分析(REOF)、小波分析方法,对山西省1960-夏季降水距平场进行分区,分析不同区域夏季降水时间变化规律.结果表明,山西省夏季降水异常区域大致可划分为3个区,即北部区、中部区、南部区.各异常区夏季降水都存在10 a以上长周期和5～9 a短周期振荡,但其显著周期及年代变化差异较大.
作 者：韩普 王振华 师莉红 HAN Pu WANG Zhen-hua SHI Li-hong 作者单位：山西省气象科学研究所,山西,太原,030002刊 名：太原科技英文刊名：TAIYUAN SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(2)分类号：P426.6关键词：REOF 小波分析 气候变化
山西省夏季降水年际变化特征 篇2
1 资料和方法
本文选取山西省较为均匀分布的26个站1960—2004年45 a夏季平均降水资料作为基本资料。为了消除地理位置、地形、年际变化的影响,对所使用资料进行了标准化处理。
旋转主成分分析是在主成分分析基础上再作旋转,本文采用Horel使用的方差最大正交旋转法[2]。旋转主成分分析所得的荷载场,对于实际降水量空间分布具有清晰的分区功能,他们实际上将降水量年际变化信息特征集中映射到荷载场所表示的优势空间型上。
对各区代表站资料进行小波变换,从而讨论各区夏季降水变化多时间尺度变化。本文采用的是墨西哥帽子波(MHAT)变换。墨西哥帽子波变换系数零点对应位置反映了突变点的位置所在。对于某一尺度变化,可以从子波系数的变化趋势反映出来。因此,将墨西哥帽子波变换应用于气候变化分析,小波系数的零点反映气候突变点位置,小波系数的变化与气候信号的起伏是基本一致的[3～5]。
2 夏季降水异常分区及各区夏季降水变化多时间尺度分析
利用旋转主成分分析可将全省夏季降水划分为3个空间异常气候区(见图1)。
第I区-北部区,旋转荷载向量VRL1的大值区在大同市区,中心值达+0.860 3,代表站为大同站。
第Ⅱ区-中部区,旋转荷载向量VRL3的大值区在吕梁地区,中心值达+0.765 51,代表站为离石。
第Ⅲ区-南部区,旋转荷载向量VRL2的大值区在运城市,中心值达+0.851 1,代表站为芮城。
以上夏季降水异常区域的划分与气候背景基本吻合,这对于做好山西降水异常的气候预测具有较好的指导意义。
第21页图2-a、图2-b、图2-c分别为北、中、南3个主要异常区代表站标准化夏季降水序列及墨西哥帽小波系数图。系数为正,表示处于多雨时期,反之处于少雨时期。从图中可以清楚地看出山西省夏季降水变化存在多时间尺度结构。各区夏季降水都存在较长周期,长周期中又包括短周期,表明山西省夏季降水的气候变化是由不同周期振荡叠加而成的,但各区的显著周期及其年际变化差异较大。各区大致都存在大、小两个时间尺度的显著周期,北部存在着5～10 a尺度周期和15～25 a的尺度周期。中部主要表现出5 a左右小时间尺度和13～18 a左右大时间尺度,13～18 a左右特征时间尺度也有变大的趋势;南部存在着5～8 a左右的小时间尺度的周期和15～25 a左右的大时间尺度的周期,在15～25 a左右时间尺度上的周期也是有变大的趋势。综上所述,山西省中南部大时间尺度周期都呈增加趋势,即随时间推移干湿振荡由频繁趋于稳定。
从各区夏季降水变化的小波方差图(图略)中可知,北部区有两个峰值存在,第一峰值是9 a,其次是22 a;中部区有两个峰值存在,第一峰值是13 a,其次是5 a;南部区也有两个峰值存在,第一峰值是25 a,其次是5 a。可见各区夏季降水最强周期从北向南增大。
从图2-a、图2-b、图2-c还可以看出,在大时间尺度上,目前各区夏季降水都处在偏少期,但有增加趋势。这里以25 a周期为例分析。图3为25 a周期时间尺度小波系数变化曲线,可见,北部夏季降水异常区可分为5个时期,1960—1964年为夏季降水偏少期,1965—1974年为夏季降水偏多期,1975—1984年为夏季降水偏少期,1985—1995为夏季降水偏多期,1996年至今夏季降水偏少。中部异常区可分为4个时期,1960—1964年夏季降水正常略偏多,1965—1972年为夏季降水偏少期,1973—1993年为夏季降水偏多期,1994年至今夏季降水偏少。南部异常区也可分为4个时期,1960—1964年为夏季降水偏多期,1965—1976年为夏季降水偏少期,1977—1990年为夏季降水偏多期,1991年至今夏季降水偏少。各异常区目前夏季降水都处在偏少期,但突变的时间不同,南部最早,突变时间在1991年,中部突变时间在1994年,北部较晚,突变时间在1996年。从图中还可看出,各区目前降水都处在上升阶段。
3 结论
1)山西夏季降水异常区域可划分为3个区。各异常区夏季降水都存在10 a以上长周期和5～9 a短周期振荡,但其显著周期及其年代变化差异较大。北部夏季降水存在着5～10 a,15～25 a的时间尺度周期;中部夏季降水存在着5 a左右、13～18 a左右的周期振荡;南部夏季降水存在着5～8 a,15～25 a时间尺度周期。
2)山西省中南部大时间尺度周期都呈增加趋势,即随时间推移干湿振荡由频繁趋于稳定。夏季降水最显著周期从北向南增大,即北部干湿振荡比南部频繁。
3)在大的时间尺度降水变化中,夏季降水目前都处在偏少期,但有增加的趋势。
参考文献
[1]王绍武.近百年气候变化与变率的诊断研究[J].气象学报,1994,52(3):261-273.
[2]Horel JD.A rotated principal component analysis of the inter-annual variability of the Northern Hemisphere 500 mb Height Field[J].Mon wea rev,1981,109:2080-2092.
[3]林振山,邓自旺.子波气候诊断技术的研究[M].北京:气象出版社,1999.
[4]纪忠萍,谷德军,谢炯光.广州近百年来气候变化的多时间尺度分析[J].热带气象学报,1999,15(1):48-55.